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氧化还原反应复习教案
氧化还原反应讲练复习教程
1基本概念
1.1氧化还原反应判断
氧化还原反应的本质是电子发生了转移,特征是化合价发生了改变。
因此判断是否属氧化还原反应,要点是看元素的化合价是否变动。
反应中元素化合价有变动则属氧化还原反应。
[注]这里讲的“化合价”指的是化合物中元素的平均化合价,即按化合价的代数和为零计算出的表观化合价。
[练1-01]下列有关氧化-还原反应的叙述正确的是(AC)
A.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
B.肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原
C.置换反应一定属于氧化-还原反应
D.化合反应和复分解反应不可能有氧化-还原反应
[说明]:
氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图:
置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定是非氧化还原反应,有单质参与的化合反应才是氧化还原反应,有单质生成的分解反应才是氧化还原反应。
[练1-02]下列各化学反应是否属氧化还原反应
①4HF+SiO2=SiF4+2H2O②IBr+H2O=HBr+HIO
③Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O④3H2O2+2KCrO2+2KOH=2K2CrO4+4H2O(√)
⑤SiH4+SiO2=2Si+2H2O(√)⑥3CCl4+K2Cr2O7=2CrO2Cl2+2KCl+3COCl2
1.2氧化剂还原剂氧化产物还原产物概念及判断
概念辩析凡是在反应中能得到电子的物质(元素化合价降低)均可做氧化剂,表现了氧化性。
氧化剂在反应中得到电子后生成的物质,称为还原产物;凡是在反应中失去电子的物质(元素化合价升高)均可做还原剂,表现了还原性。
还原剂在反应中失去电子后生成的物质,称为氧化产物。
概念判断:
分析元素化合价变动入手判断
[练1-03]过氧化氢在一定条件下具有氧化性、还原性、不稳定性,在下列各反应中,把过氧化氢所表现的性质填入各式括号内。
①H2O2+2FeCl2+2HCl=2FeCl3+2H2O(氧化剂);
②5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=2MnSO4+5O2+K2SO4+8H2O(还原剂)
③H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O(氧化剂)
④H2O2+H2SO3=H2SO4+H2O(氧化剂);
⑤2H2O2=2H2O+O2↑(不稳定性)
[练1-04].完成并配平①②和③化学方程式,并用双线桥法标明两式的电子转移情况。
⑴3NO2+H2O=2HNO3+NO答:
氧化产物是HNO3还原产物是NO
⑵SO2+2H2S=3S+2H2O 答:
氧化剂是SO2还原剂是H2S
⑶2KOCN+4KOH+3Cl2=2CO2+1N2+6KCl+2H2O[注意:
碳的化合价没变]
完成④⑤化学方程式,并用单线桥法分别标明电子转移情况。
⑷2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O答:
被还原的元素是S+6
⑸Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑答:
被还原的元素是H+1
[说明]要掌握好“单线桥”和“双线桥”两种表示法。
要注意化合价变化的是什么元素。
[练1-05]填空
①已知14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4该反应的还原产物和氧化产物的物质的量之比为7:
3
②已知3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2↑ 若有5molBrF3发生反应,则被H2O还原的BrF3物质的量为20/9,氧化剂是10/3BrF3,还原剂是5/3BrF3\10/3H2O。
[解析]3molBrF3发生反应仅有2molH2O表现还原性,5molBrF3发生反应则应有10/3molH2O为还原剂,共失20/3mole,而1molBrF3还原为Br2要3mole-,所以2molH2O提供的20/3mole可还原BrF320/9molBrF3]
③已知NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2↑+2H2O则该反应中氧化剂是NaNO2,还原剂是NH4Cl
④硫酸酸化的CrO3遇到乙醇后,其颜色会从红色变化蓝绿色,以此检测司机是否酒后开车,反应式为:
2CrO3+3C2H5OH+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3CH3CHO+6H2O则该反应中还原剂是C2H5OH。
⑤阿波罗宇宙飞船以N2H4(联氨)和N2O4为动力源,反应式为:
2N2H4+N2O4=3N2+4H2O,则该反应氧化产物和还原产物物质的量之比为2:
1.
[提示]乙醇(C2H6O)中碳为-2,乙醛(C2H4O)碳为-1,乙醇被氧化为乙醛了;联氨(N2H4)中氮为-2价
⑥臭氧可以使湿润的KI淀粉试纸变蓝,反应的化学方程式为
2KI+O3+H2O=2KOH+I2+O2该反应中氧化产物是,还原产物是,两者物质的量之比为。
每生成1molO2转移的电子的物质的量为mol
解析:
由2KI+O3+H2O---KOH+KOH+I2+O2,可知1molO3得到2mole-,3mol零价氧原子中仅有1molO0被还原为-2价的氧,故生成物2molKOH中仅有1mol是O3的还原产物.答案:
I2,KOH,1:
1;2mol。
1.3氧化还原反应的几种类型
对下列常见反应,要能标明电子转移方向,判断氧化剂、还原剂,指出被氧化(或被还原)的元素。
①不同物质不同元素间的氧化还原反应:
4NH3+5O2=4NO+6H2O
②不同物质不同价态的同种元素间的氧化还原反应(归中反应):
KClO3+5KCl+3H2SO4=3K2SO4+3Cl2↑+3H2O
③同一种物质相同价态的同种元素间的氧化还原反应(岐化反应):
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O
④同一种物质内元素间的氧化还原反应:
2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
5NH4NO3=4N2+2HNO3+9H2O(氮价态归中)
⑤一种元素氧化了两种元素(或一种元素还原了两种元素)的氧化还原反应
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(氧同时氧化了铁和硫两元素)
⑥同一种物质中,某元素部分被氧化(或部分被还原)
MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O(盐酸表现还原性和酸性双重性)
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O(硝表现氧化性和酸性双重性)
⑦其它复杂的氧化还原反应
14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5eSO4+12H2SO4
2氧化剂和还原剂及其强弱
2.1常见氧化剂和还原剂
从结构上分析,在反应中,凡能得到电子的粒子都具有氧化性,作氧化剂;能失去电子的粒子都具有还原性,作还原剂。
从价态上分析,含有最高价态元素的物质可作氧化剂,如HNO3;含有最低价态元素的物质可作还原剂,如H2S;含有中间价态元素的物质如:
SO2、Fe2+.或同时含高价态又含低价态的物质如HCl、H2O等,它们既具有氧化性,又具有还原性.
常见几种氧化剂及其还原产物
类别
氧化剂
还原产物
实例
注
活泼非金属
X2(F2、Cl2Br2I2),O2
X-;含氧化合物
溶液
高价态氧化物
MnO2
Mn2+
高价态含氧酸
H2SO4(浓)HNO3(浓)HNO3(稀)
SO2NO2NO
高价态盐
KMnO4(MnO4-―)FeCl3(Fe3+)
Mn2+Fe2+
酸性
过氧化物
Na2O2H2O2
O2
常见几种还原剂及其氧化产物
类别
还原剂
氧化产物
实例
注
活泼金属单质
Na、Al、Zn、Fe
金属阳离子
某些非金属单质
H2、C、Si
H2O、CO2、SiO2
高温
低价态氧化物
COSO2
CO2SO42-―
高温溶液
低价态无氧酸
HX、H2S
X2、,S
低价态盐
Na2SO3(SO32-―)FeCl2(Fe2+)
SO42-―Fe3+
[练2-1]用化学方程式表示水在化学反应中
①作氧化剂2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
②作还原剂2F2+2H2O=4HF+O2↑
③既不是氧化剂,又不是还原剂,但反应是属于氧化还原反应。
Cl2+H2O= HCl+HClO,3NO2+H2O=2HNO3+NO↑
④既是氧化剂,又是还原剂2H2O=2H2+O2
[练2-2]下列粒子中只有氧化性的是(①④),只有还原性有是(⑤⑦)
①Cu2+;②H2S;③SO32-;④H+;⑤Cl-;⑥H2O2;⑦S2―
[练2-3]有下列物质:
Fe、Cl2、HCl(aq)、FeCl2、FeCl3、H2O按下列要求选择其中物质进行反应,分别写出反应的化学方程式和离子方程式。
①单质为还原剂Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;Fe+2H+=Fe2++H2↑
②单质为氧化剂Cl2+2FeCl2=2FeCl3Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-
③氧化产物和还原产物为同一种物质Fe+FeCl3=3FeCl2
④氧化剂和还原剂为同一种物质(不要求写离子方程式)Cl2+H2O=HCl+HClO
[练2-4]已知ICl有很强的化学活性。
ICl跟Zn、H2O分别发生如下反应:
2ICl+2Zn=ZnCl2+ZnI2;ICl+H2O=HCl+HIO
下列叙述正确的是(AD)
A.在Zn跟ICl反应中,ZnI2既是氧化产物,又是还原产物
B.在Zn跟ICl反应中,ZnCl2既不是氧化产物,又不是还原产物
C.在H2O跟ICl反应中,ICl既是氧化剂,又是还原剂
D.在H2O跟ICl反应中,ICl既不是氧化剂,又不是还原剂
2.2氧化剂还原剂强弱判断
氧化剂还原剂的强弱,指的是反应中得失电子的难易程度,而不是根据得失电子的数目多少来衡量。
常见判断方法有:
2.2.1左强右弱法
例已知:
H2S+I2=S+2HI可自发进行,则可断定:
氧化性I2>S;还原性H2S>HI;(当然还原剂H2S的还原性比氧化剂I2强).因此有规律:
氧化性:
(左)氧化剂>氧化产物(右);还原性:
(左)还原剂>还原产物(右)
[练2-5]常温下,下列三个反应均可自发向右进行
①2W-+X2=2X-+W2;②2Y-+W2=2W-+Y2;③2X-+Z2=2Z-+X2
由此可得出的正确结论是(CD)
A、X-、Y-、Z-、W-中Z-的还原性最强B、还原性:
X->Y-
C、2Z-+Y2=2Y-+Z2不能向右进行D、氧化性:
Z2>Y2
2.2.2元素表位比较法
①如同周期从左到右:
NaMgAlSiPSCl还原性减弱,氧化性增强。
同主族从上到下:
FClBrI氧化性减弱,还原性增强
②可比较氢化物还原性:
HF
例:
下列粒子按还原性从强到弱排为①PH3,>H2S>HCl;②HI>HBr>HCI
2.2.3粒子半径比较法
例下列粒子按还原性从强到弱排序为:
P3->S2->Cl-
2.2.4活动顺序表比较法
应用来比较金属单质还原性强弱,金属阳离子的氧化性
---------------------金属原子还原性逐渐减弱-----------------------------→
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg
K+Ca2+Na+Mg2+Al2+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+(H)Cu2+Hg+Ag+
--------------------金属离子氧化性逐渐增加------------------------------→
2.2.5反应难易比较法
例氧气要在催化剂存在同时加热才能氧化HCl而得到Cl2;MnO2只要加热就可氧化浓盐酸HCl而得到Cl2;KMnO4则在常温下既可氧化浓盐酸中HCl而得到Cl2。
从反应发生的条件,可理解不同氧化剂氧化HCl的难易程度不同,从而得出三者氧化剂的氧化性强到弱序为KMnO4>MnO2>O2
2.2.6电极反应比较法
原电池还原性:
负极>正极
电解池(以惰性电极电解为例)
阳极:
易失电子的先放电,还原性强:
如S2->I->Br->Cl->OH-
阴极:
易得电子的先放电,氧化性强:
如Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+
[练2-6]X、Y、Z、M代表四种金属元素。
金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+离子和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出;又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为(A)
A.X>Z>Y>MB.X>Y>Z>MC.M>Z>X>YD.X>Z>M>Y
2.2.7能量值比较法
在相同外界条件下,对于同一类型的氧化还原反应,若热焓值ΔH代数值越小(放出热量大),则反应越容易发生,对应氧化剂的氧化性越强(对应还原剂的还原性越强)
[练2-7]现有A、B两种同族元素的原子,当它们获得一个电子,形成惰性元素的电子层结构时,A放出的能量大于B,由此可推知:
(D)
A.A-和B-均不具还原性B.A-的氧化性大于B-的氧化性
C.A-和B-的氧化性能力与外界条件无关D.B-的还原能力大于A-
[说明]:
①物质氧化性和还原性强弱是由实验事实归纳得出的。
同一物质在不同场合所表现的性质可以不同。
如水遇钠作氧化剂,遇氟则为还原剂。
②物质氧化性和还原性强弱受反应的条件(浓度、温度)影响。
如硫酸中+6价硫的氧化性。
③物质的稳定性会影响物质氧化性和还原性强弱。
如一般说同一元素高价态氧化性强于低价态。
如氧化性HClO4>HClO3而因HClO不稳定氧化性却比HClO4强。
④准确记牢几组氧化还原强弱序:
还原性:
F- 氧化性: F2>Cl2>Br2>Fe3+>I2>SO2>S 还原性: Zn>Fe>Cu>Fe2+ 氧化性: Zn2+ 3氧化还原反应规律 3.1.1强强生弱规律(强制弱)氧化剂+还原剂--→还原产物+氧化产物 氧化剂与还原剂在一定条件下若能反应,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂,即可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,或用还原性强的物质制取还原性弱的物质。 [例]: 下列三个反应,在常温下都能发生: (1)2FeCl3+2KI=2KCl+2FeCl2+I2 (2)2FeCl2+Cl2=2FeCl3 (3)2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 根据左强右弱,有关物质(粒子)的氧化性、还原性强弱序为 ------------氧化性减弱-------------→ 氧化剂KMnO4Cl2Fe3+I2 还原产物Mn2+Cl-Fe2+I- -------------还原性增强------------→ 规律: 强强易反应。 左上右下可反应,隔之越远越易行。 氧化剂的氧化性越强,其还原产物的还原性越弱; 还原剂的还原性越强,其氧化产物的氧化性越弱; 3.1.2优先规律 一种氧化剂同时遇几种还原剂,则优先与最强的还原剂反应,反之亦然。 如溴化亚铁与氯水的反应中,氯优先氧化,Fe2+,而后才氧化Br。 [练3-1]写出下列实验发生的离子反应方程式: ①向溴化亚铁溶液中滴入几滴氯水 6FeBr2+3Cl2=2FeCl3+4FeBr3;离子方程式: 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- ②向新制氯水中滴入几滴溴化亚铁溶液 2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2;离子方程式: 2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++6Cl-+2Br2 [练3-2]现有下列三个氧化还原反应: ①2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl②2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ③2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 (1)若某溶液中有Fe2+、I―、Cl―共存,要除去I―而不影响其它离子的存在,可加上述反应物中的试剂是FeCl3 (2)在强酸溶液中,将MnO4―、Fe2+、Fe3+、I―四种离子混在一起,充分反应后: ①若溶液中有I―余,则溶液中一定无MnO4-、Fe3+;一定还有Fe2+; ②若Fe3+有余,则溶液中一定无I―,一定还有Fe2+;可能还有MnO4―; ③若Fe2+有余,则溶液中一定无MnO4―、I―;一定还有Fe3+; ④若MnO4―有余,则溶液中一定无Fe2+、I―,一定还有Fe3+。 [练3-3] 已知: Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ 和Zn+2Fe3+=Zn2++Fe2+ 现把物质的量各1molCuSO4、FeCl3和Zn置于水中,充分反应后,反应容器中所得物质除SO42-和Cl-外还有哪些金属和金属离子? 其物质的量各为多少? 答: 0.5molCu0.5molCu2+1molFe2+1molZn2+ [练3-4]在含硝酸铜、硝酸铁、硝酸银各0.1mol的混合溶液中加铁粉,充分反应后,析出3.2g铜,则向溶液中加入铁粉的质量为(D) A.5.6gB.2.8gC.14gD.8.4g 3.2价态变化规律. 以硫的价态为例S-2---S0---S+4---S+6 3.2.1邻位转化规律 在一般情况下氧化剂和还原剂的价态变化是邻位转化。 H2S被氧化为单质S,浓H2SO4还原产物是SO2 3.2.2跳位转化规律 在特殊情况下,(如氧化剂遇到强还原剂或还原剂遇到强氧化剂)元素价态则会发生跳位转化。 如H2S与热浓H2SO4反应,H2S的氧化产物是SO2而不是S. 3.2.3价态禁交规律 ①②③④ S+6(H2SO4) S+4(SO2) S0(S) S-2(H2S) 发生在同种元素不同价态间的变化时,氧化剂中高价态降低被还原,还原剂中低价态升高被氧化。 即反应中元素原来高低价态互相“靠拢”或“归中”,但绝不会发生“交叉”。 如浓H2SO4和H2S反应产物有三种可能如右图①②③: ①浓H2SO4被还原为SO2,H2S被氧化为S; ②浓H2SO4被还原为SO2,H2S被氧化为SO2 (+6和–2“归中”为+4价); ③浓H2SO4被还原为S,H2S被氧化为S (+6和–2“归中”为0价). 但不会发生如右图中④的情况,浓H2SO4被还原为S, 而H2S被氧化为SO2,因化合价升降出现了交叉。 3.2.4价态归中规律 不同价态的同种元素之间只要存在中间价态,它们在一定条件下可发生反应,一般得到的是含中间价态的产物。 如: C+CO2=2CONO+NO2+H2O=2HNO2 2H2S+SO2=3S+2H2OKClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O Fe+2FeCl3=3FeCl2Sn+SnCl4=2SnCl2 显然,不同价态的同种元素之间若不存在中间价态,则不可能发生氧化原还反应。 如SO2与浓H2SO4不会反应。 因此,浓H2SO4是可以用来干燥SO2的. [练3-5]用双线桥法表示下列反应的电子转移情况,并指出氧化剂及对应还原产物,还原剂及对应氧化产物。 ①Na2S+2H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+S↓2H2O ②KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O [练3-6]X、Y、Z、W、Q均为含氮的化合物,我们不了解它们的化学式,但知道它们在一定条件下有如下转换关系(未配平): (1)X→W+O2; (2)Z+Y+NaOH→H2O+W(3)Y+SO2→Z+SO3(4)Q+Y→Z+H2O (5)X+Cu+H2SO4(浓)→Cu2++Y+SO42- 则这五种化合物中氮的化合价由高到低的顺序为(C) A.XYZWQB.XZYQWC.XYWZQD.WXZQY 4氧化还原反应方程式的书写 4.1氧化还原反应的配平 配平步骤五字法: 一标好价,二找变化,三定总数,四配系数,五再检查。 配平的关键是确定一个化学式元素化合价升降的净值是。 (1)常见配平试题 [练4-1]配平下列各化学反应方程式 ①5SO2+2KMnO4+2H2O=1K2SO4+2MnSO4+2H2SO4(注意掌握常规配平方法步骤) ②3K2S+8HNO3=3S+2NO↑+6KNO3+4H2O (硝酸的双重性) ③2KMnO4+10KI +8H2SO4=6K2SO4+2MnSO4+5I2+8H2O(注意先初配) ④4Zn+10HNO3=4Zn(N
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